Макроструктура воды

Однако следует иметь в виду, что может быть принято и альтернативное решение – конфигурация с более высокой температурой и энергией. Такие шаги повторяются – на каждом следующем этапе осуществляется выбор молекулы и характер ее смещения, используется генерация случайных чисел. После многократного повторения подобных манипуляций получают некоторое устойчивое состояние.
В практическом плане важно, что условия достижения равновесия или стационарности могут отличаться при разных потенциалах взаимодействия. В первую очередь это проявляется при рассмотрении пространственных и ориентационных функций.
Атом- атомный (цент-центр) метод в описании структуры воды. При нем система молекул описывается как однокомпонентная система, в которой взаимодействие между молекулами складывается из взаимодействий между отдельными атомами. Здесь геометрия молекул воды задается изначально, а атом- атомные взаимодействия и корреляционные функции имеют только межмолекулярный смысл. SSOZ (site-site Ornstein – Zernike) уравнения или RISM (reference interaction site model) были изначально рассмотрены Чандлером и Андерсеном [6]. Геометрия воды вводится матрицей внутримолекулярных корреляционных функций или в фурье-переменных
,
где - расстояние между атомами альфа и бета в самой молекуле. То есть данный метод разделяет внутримолекулярные и межмолекулярные корреляции, объединенные в модели центральных сил.
То есть SSOZ- уравнения выглядят в фурье-переменных так: (1).
Для удобства автор статьи опускает значки над матрицами. Здесь важно подчеркнуть обстоятельство. Уравнение (1) не является строгим, ак как не соответствует точным вириальным разложениям. Его можно переписать в такой форме: .
Точной формой атом- атомного подхода являются CSL-уравнения, в которых парная корреляционная функция h(r) представлена в висде суммы четырех членов: , где каждый член соответствует различным подклассам диаграмм в разложении функции h(r).
Аналогичным образом представляется и матрица прямых атом- атомных корреляционных функций .
CSL-уравнения могут быть записаны в матричной форме, напоминающей SSOZ: .
Здесь

Где структурная матрица определяется так:
.
Замыкания CSL-уравнений определяются следующим образом:
)
На основании расчетов, автором статьи [6] была получена следующая корреляционная функция.

Рисунок 2 – ОО радиальная корреляционная функция goo(r) для SPC-модели воды при температуре 250С. 1- СSL-HNC, 4 – численный эксперимент (метод Монте-Карло).
Как мы видим из графика корреляционные CSL-функции не выглядят более точными. Мы получаем лишь оценки.
Заключение

Таким образом, в рамках данного теоретического исследования все поставленные задачи были выполнены. Мы еще раз подтвердили, что все уникальные свойства воды как вещества определяются особенностями строения молекул воды и их взаимодействием: молекулы в воде соединены водородными связями.
Были изучены взгляды на строение молекул воды и проявление его свойств. Кратко история развития представлений выглядит следующим образом: конец XIX в – выдвижение концепции двухструктурной воды, объяснение многих ее свойств, начало 30-х годов XX в. – концепция непрерывной трехмерной тетраэдрической сетки. Конец 60-х годов XX в.- начало компьютерного моделирования жидкой воды, конец 70-х годов окончательное доказательство невозможности существования в ней изолированных кластеров.
В настоящее время нет единого представления о понятии структуры жидкости вообще. Среди физиков преобладает точка зрения, что структура жидкости сводится к набору корреляционных функций, описывающих распределение расстояний между атомами. Есть мнение, что структура – это список координат атомов.
Отсюда в зависимости от представлений и развития техники существуют различные методы модельных и экспериментальных исследований свойств и структуры водных сред. Например, компьютерное моделирование – это единственный метод получения списков координат молекул воды. В данной работе нами были описаны такие методы как метод Монте-Карло и атом-атомный метод рассмотрения структуры воды.
Список литературы
Вода // Глоссарий по физике [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://bourabai.ru/physics/0532.html
Мосин О.В. Молекулярная физика воды в трех ее агрегатных состояниях [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.o8ode.ru/article/water/molekularnaa_fizika_vody.htm.
Нефедов В.И., Вовна В.И. Электронная структура химических соединений. М.: Наука, 1987. 347 с.
Изотопные разновидности воды // Справочник химика [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://chem21.info/info/1701040/
Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 180 с.
Саркисов Г.Н. Структурные модели воды // Успехи физических наук. – 2006. – Т. 176, № 8. – С. 833-846.
Строение молекулы воды // Научная электронная библиотека [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.monographies.ru/ru/book/section?id=2724
Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. М.: ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 1975. 280 с.
What is the isotopic composition of ordinary water? [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.iapws.org/faq1/isotope.html









2